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兔骨髓基质细胞促进血管生成和成骨作用
目的 了解骨髓基质细胞(BMSCs)对珊瑚人工骨血管生成和成骨作用的影响.方法 从兔的骨髓中分离BMSCs进行体外培养扩增后,载入珊瑚人工骨,植入新西兰白兔桡骨干中段15 mm的骨缺损内,与未植入任何填充材料和仅植入珊瑚人工骨的实验动物相比较,使用放射学、微量CT和组织形态学等方法对骨缺损内新生血管和骨组织进行定量分析.结果 未植入填充材料的骨缺损全部形成典型的骨折不愈合表现;植入珊瑚骨后,骨缺损内的新骨形成增加但新生血管无明显改变,术后16周无一例完全愈合;植入BMSCs和珊瑚人工骨复合物的骨缺损内新生血管和骨组织均明显增多,术后16周2/3的骨缺损完全愈合.结论 BMSCs可促进血管生成和对人工骨材料的爬行替代作用.
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Osteoset人工骨修复四肢骨缺损及在脊柱融合中的应用
在现代骨科的治疗过程中常出现由于肿瘤切除、创伤、骨折不愈合而形成的骨缺损,而脊柱手术亦常需要植骨融合重建脊柱稳定性.因此治疗过程中需要用骨替代物来填充缺损、介导自体骨长入.人工骨替代物由于避免了自体骨的一些缺点在临床上被越来越多的医师所接受.我院于2003年底在国内率先在临床开始使用医用硫酸钙人工骨替代物Osteoset,获得满意效果,现报告如下.
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可注射性骨替代物的研究
先天性疾病、外伤、感染、肿瘤手术切除等造成的骨缺损和畸形都会妨碍功能和外形,其修复与重建一直是骨科、整形外科等相关学科的重要课题之一.虽然自体骨在其修复中占据着主要地位,但需开辟第2术区,增加额外手术创伤,且骨源有限.因此,新型骨替代材料如异体骨、生物材料等,有望在骨重建领域发挥重要作用.临床常用的骨替代物有块状和颗粒状两种形态,但近年来随着微创伤外科技术(如经皮注射及关节腔镜外科)的发展,研制和应用可注射性骨替代材料已成为一个重要的努力方向[1].采用注射方法具有组织损伤小、不破坏修复区血供、操作简单、手术并发症少、费用较低、容易被患者接受等优点.现对目前文献报道的几种可注射性骨替代物综述如下.
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骨缺损修复材料:现状与需求和未来
背景:各种材料和组织工程骨研究已取得了重大进展,不同材料均展示出强大的骨缺损修复能力.目的:概述骨缺损修复材料的研究现状与进展.方法:应用计算机检索PubMed、PMC、中国生物医学文献数据库、中国知网、万方数据库检索2007年6月至2017年6月关于骨缺损修复材料方面的文献,以"biomaterials,bone repair materials,bone substitute,bone tissue engineering,bone defect,bone repair"为英文检索主题词,以"生物材料,骨修复材料,骨替代物,骨组织工程,骨缺损,骨修复"为中文检索主题词.排除无关和重复性研究,共保留66篇文献进行总结与归纳.结果与结论:目前主要的骨缺损修复材料包括自体骨、同种异体骨、异种骨、脱钙骨基质、生物陶瓷、金属材料、高分子材料、组织工程骨及相关衍生的复合材料.不同材料均存在一定的优缺点,因此在临床应用时需结合材料特性做出优化选择.虽然骨缺损修复材料的相关研究已取得了重大进展,但如何实现材料的高度仿生,优化细胞的黏附及迁徙,精确调控相关基因和生长因子的表达和释放,验证临床应用的安全性及循证医学的证据支持等,仍然是学者们未来需要继续深入研究和解决的问题.
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猪长骨脱细胞骨细胞外基质的制备及生物力学、组织学性质的初步检测
目的寻找适合骨移植的骨组织替代物-骨脱细胞细胞外基质(ABECM).方法将猪股骨用组织工程学的方法进行适当的脱细胞处理,制成ABECM,再进行HE染色和扫描电镜、透射电镜观察,及纵向压缩的生物力学性质的检测.结果 ABECM未见细胞成分,细胞外基质基本结构未被破坏;ABECM在生物力学性质上与新鲜股骨无明显差异.结论 ABECM是一种新型的理想的骨替代物,有广泛的应用前景.
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珊瑚羟基磷灰石(CHA)结合AO技术治疗股骨髁间骨折
股骨髁间骨折所波及的膝关节是人体全身大,结构较复杂的关节,其骨的正常解剖形态是膝关节稳定的基础,在骨折复位过程中,往往有不同程度的骨缺损,我院用新型的植骨替代物-珊瑚羟基磷灰石(Coralline hydroxyapative,CHA)结合AO技术(即骨折解剖复位,坚强内固定,无创技术及早期功能锻炼)治疗股骨髁间骨折,获得了满意的效果,现报告如下.
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可注射型骨移植替代物的研究进展
在矫形外科的治疗中,创伤、肿瘤、手术以及骨折不愈合等原因常常造成骨缺损,导致病变处生物力学环境改变,骨折不能坚强固定、功能废用甚至引起感染,治疗中需要使用骨替代物来填充缺损、消灭死腔,恢复病变处的外形、力学强度和功能.自体骨具有良好的骨诱导作用,无免疫排斥反应,被认为是治疗骨缺损的金标准[1].然而,自体植骨存在一系列的问题,如骨来源的有限性、术中额外失血以及术后供骨区疼痛、供骨区骨折等可能的并发症.同种异体骨的来源相对丰富,没有自体取骨的并发症,能够提供骨支架并具有骨诱导作用,因此,也成为一种主要的骨移植材料.但是同种异体骨存在传播疾病的危险和发生免疫排斥反应的可能,并且只能提供被动的支架功能,植入后新骨爬行替代的过程相对缓慢,因此临床应用受到一定的限制.
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组织工程化新生骨组织的构建方式及临床应用
临床上由于创伤、肿瘤等原因导致的骨缺损发病率较高,传统的治疗方法中自体或异体骨移植存在着骨源有限和排斥反应等问题,预后不理想.二十世纪八十年代骨组织工程学的兴起和发展为骨缺损的修复展现了美好的前景,即应用细胞生物学和工程学的原理,研究开发出修复、保持或改善骨组织功能的生物替代物,充填骨缺损,逐渐与宿主骨愈合并被自身骨组织替换,利用组织工程学方法制备的骨替代物称为组织工程化骨.
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椎体替代物的发展史及进展
自Bailey及Badgley[1]于1960年成功报告颈椎椎体肿瘤切除术并以自体髂骨植骨重建脊柱稳定性成功之后,椎体切除术逐渐开展起来,由此也开始了人们对椎体切除后替代方法的研究和探索[2].椎体替代物可分为生物性替代(Biological replacement)和非生物性替代(Nonbiological replacement)两类.其使用的材料,大致有三类:自体或异体骨替代物,骨水泥类替代物;以Methylemethacrylate(MMA)为代表;人工椎体替代物(Prosthesticvertebral body replacement)o现将椎体替代物的发展及目前进展综述如下:
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携载rhBMP-2微球的新型可注射自凝固复合人工骨的制备及特性研究
[目的]制备一种具有良好降解性和成骨活性、可注射的自凝固新型骨修复材料.[方法]制备携载rhBMP-2的聚乳酸与聚乙醇酸共聚物(PLGA)微球,并将其与 rhBMP-2/磷酸钙骨水泥(CPC)复合,制备出rhBMP-2/PLGA微球/CPC复合人工骨.探讨了材料的特性,包括形貌、固化时间、抗压强度及反映材料体外降解速度的指标-体外降解液Ca、P浓度变化,测定复合材料rhBMP-2的释药速度及体外诱导MSCs细胞成骨分化的能力.[结果]与单纯CPC-rhBMP-2相比,复合材料的固化时间少量增加,抗压强度下降明显.体外降解速度及体外释药明显提高,释放的rhBMP-2具有骨诱导活性.[结论]rhBMP-2/PLGA微球/磷酸钙骨水泥新型复合人工骨是具有良好应用前景的骨修复材料.
关键词: 聚乳酸与聚乙醇酸共聚物 微球 磷酸钙骨水泥 重组人骨形态蛋白-2 骨替代物 -
多孔明胶微球/磷酸钙骨水泥的制备及其性能研究
[目的]制备多孔明胶微球/磷酸钙骨水泥,并于体内体外研究其各种性能.[方法]双相乳化冷凝聚合法制备明胶微球,以不同比例与磷酸钙骨水泥复合(0%,2.5%,5%),制备多孔磷酸钙骨水泥,测定材料孔径率及抗压强度,筛选出佳比例.消化法培养成骨细胞接种于常规及多孔磷酸钙骨水泥支架上,扫描电镜观察细胞形态;不同材料浸提液(0%,2.5%明胶微球/磷酸钙骨水泥及聚苯乙烯)分别与成骨细胞共培养,以MTT法测定细胞增殖率,试剂盒检测碱性磷酸酶水平.将磷酸钙骨水泥及2.5%明胶微球/磷酸钙骨水泥分别植入山羊椎体内,6个月后收集标本,分别进行X线影像学及组织学观察,评估其降解情况.[结果]不同比例明胶微球/磷酸钙骨水泥的总孔径率、大孔率及抗压强度分别为:38.7%、0%、12.1 MPa(0%);67.5%、40.6%、8.0 MPa(2.5%);72.2%、45.6%、5.0 MPa(5%).成骨细胞在明胶微球/磷酸钙骨水泥上生长良好,细胞增殖及碱性磷酸酶水平均明显高于单纯磷酸钙骨水泥组,与聚苯乙烯组未见明显差异.多孔明胶微球/磷酸钙骨水泥6个月后在体内大部分已降解,而磷酸钙骨水泥未见明显降解.[结论]复合明胶微球可显著提高磷酸钙骨水泥的孔径率促进其降解,增加其生物活性,这种多孔磷酸钙骨水泥可作为非负重部位的骨替代物.
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医用硫酸钙与磷酸钙在创伤性骨缺损中应用的疗效观察
目的 观察人工合成医用硫酸钙和磷酸钙在骨创伤中,作为骨替代物的临床疗效.方法 对50例创伤骨折并存在骨缺损者,治疗除采用内固定(钢针、钢板)和外固定(石膏、外固定架)外,结合使用医用硫酸钙组24例,使用医用磷酸钙组26例.结果 所有使用填充人工骨的病例,骨折均如期愈合,平均愈合时间11周(8~16周),使用硫酸钙者未出现任何异常反应和并发症,使用磷酸钙者有2例浅表渗出,经换药愈合.平均随访时间24周(16~50周),硫酸钙组平均吸收时间较磷酸钙组短约30周.结论 医用硫酸钙和磷酸钙人工骨均可作为骨替代物应用,在辅助固定下具有安全,方便,副作用小以及填充效果确实,骨折愈合良好等优点.硫酸钙骨粉固化后较磷酸钙坚固,具有较强支撑作用.在内或外固定确实的情况下,二者均不失为治疗骨缺损的佳选择.
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判断骨移植材料——骨界面愈合的方法及标准
自1879年Macewen首次报道采用同种异体骨为一4岁的小孩行骨移植手术以来[1],经过百余年的发展,骨移植材料作为一类有效的骨替代物在临床上得到广泛应用,据估计美国每年约有50万人行骨移植手术[2].
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骨移植替代材料在脊柱外科中的应用
脊柱手术中应用骨移植材料促进骨融合、增强脊柱的稳定性.自体骨移植虽然是脊柱融合的金标准,但自体骨移植数量有限、取骨延长手术时间、增加取骨区的并发症.因此多年来脊柱外科医生和生物骨材料学者一直致力于自体骨移植替代材料的研究,目前脊柱外科应用的自体骨移植的替代物主要分为天然材料和合成材料两种,虽然目前这些替代物没有一种同时具有自体骨移植的三种基本特性(成骨性、骨传导性和骨诱导性),但在许多情况下证实有临床应用价值,如自体骨数量不足时,骨替代物可补充自体骨的不足;骨移植替代物在具有可接受的融合率时,也可替代取自体骨,避免自体骨取骨区的各种并发症.本文就自体骨移植替代材料在脊柱外科的应用进行综述.
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载万古霉素硫酸钙人工骨在非急性骨髓炎治疗中的应用
目的 探讨载万古霉素硫酸钙人工骨对治疗非急性骨髓炎的临床疗效.方法 回顾性研究2004年5月~2011年2月收治的42例,病程为1~360个月,平均11个月的非急性骨髓炎患者,在全身应用抗生素的配合下,手术彻底清除病灶内的炎性物质后填入载有万古霉素的硫酸钙人工骨,观察局部伤口情况.结果 41例患者伤口一期愈合,获得随访38例,随访6~36个月,平均8.6个月,人工骨吸收,无复发病例.结论 载万古霉素硫酸钙人工骨是治疗非急性骨髓炎的有效方法.
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硫酸钙/羟基磷灰石可注射性骨替代物凝固时间的影响因素
目的分析可注射性硫酸钙/羟基磷灰石骨替代物凝固时间的影响因素.方法分别在改变凝固条件后,或改变羟基磷灰石含量,液固比,固化液成分后用Gillmore双针法测定硫酸钙/羟基磷灰石骨替代物凝固时间的变化.结果当减低液固比,提高羟基磷灰石含量或升高温度时可注射性硫酸钙/羟基磷灰石骨替代物凝固时间缩短,使用固化液欧乃派克或蒸馏水对其凝固时间的影响无显著性差异.结论硫酸钙/羟基磷灰石骨替代物的凝固时间通过改变影响因素可以达到临床操作的要求.
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携载rhBMP-2微球的新型复合人工骨的释药及成骨活性研究
目的制备一种具有良好降解性和成骨活性,可注射的自凝固新型骨修复材料.方法制备携载rhBMP-2的聚乳酸与聚乙醇酸共聚物(PLGA)微球,并将其与rhBMP-2/磷酸钙骨水泥(CPC)复合,制备出rhBMP-2/PLGA微球/CPC复合人工骨.测定了复合材料释药速度,将复合材料及rhBMP-2-CPC分别植入兔双侧股骨髁骨缺损区域,通过X线、组织学观察比较不同时期材料的降解及成骨情况.结果复合材料各时间点的体外释药量均大于单纯rhBMP-2/CPC组,与单纯rhBMP-2/CPC材料相比较,复合材料植入体内后不同时间点材料的降解和新骨生成均高于单纯rhBMP-2/CPC植入组.结论rhBMP-2/PLGA微球的掺入可明显加快rhBMP-2的释放,提高材料的降解速度和成骨活性.
关键词: 聚乳酸与聚乙醇酸共聚物 微球 磷酸钙骨水泥 重组人骨形态蛋白-2 骨替代物 释药 成骨活性 -
兔骨髓基质干细胞促进珊瑚骨成骨的实验研究
目的 探讨运用组织工程技术合成自体骨移植的替代物的可行性.方法 从兔骨髓中分离基质干细胞进行体外培养扩增后,载入明胶海绵或珊瑚骨制成复合物.取24只6~9个月龄雌性新西兰白兔,随机分成四组,每组6只.第1组桡骨干中段15 mm的骨缺损内植入明胶海绵,第2组植入明胶海绵+骨髓基质干细胞(BMSCs),第3组植入珊瑚骨,第4期植入珊瑚骨+BMSCs,对各组动物进行影像学、μCT和组织学比较.结果 仅植入明胶海绵的骨缺损全部形成典型的骨折不愈合表现;植入明胶海绵+BMSCs后,骨缺损内的新骨形成明显增多,但仅有1只动物完全愈合;植入珊瑚骨后,骨缺损内有部分新骨形成,但术后16周无一例完全愈合;植入珊瑚骨+BMSCs后,骨缺损内的载体支架被逐渐吸收的同时有大量的新骨形成,其中4只动物完全愈合.结论 由体外分离和培养的BMSCs与珊瑚骨合成的组织工程骨具有可吸收性强、成骨能力好等特点,是一种具有发展前景的自体骨移植材料替代物.
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抗感染骨组织移植物的应用现状与展望
对于伴发感染或潜在感染可能的骨缺损的治疗,单纯的骨替代物移植结合全身抗生素的常规治疗效果并不理想.究其原因,骨缺损后局部血液供应差,由于骨移植物还没有同宿主间建立良好的血液供给关系,任何由于清创不彻底或是其他原因引起的潜在感染因素的存在,将会在移植物内引发感染,导致移植失败.国内外已有大量研究证实[1,3],通过全身给药后骨缺损移植物内部的药物浓度总是显著低于全身血浆中的浓度.如果为了提高骨组织内的药物浓度而加大给药量又容易引发毒副作用.同时,因为担心清创不彻底而过度清除存在感染可能的骨组织,将会造成骨组织的大量丢失,给骨缺损修复带来更大的困难.因此,针对全身系统用药方式效率不高且毒性较大这一缺陷,许多学者设计了多种新型的、复合了骨组织缺损移植替代物的局部给药方式,在实现局部缓释抗生素的同时充填骨缺损,其发展经历了以下三个阶段.
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利用组织工程化骨进行撕脱指骨的置换
数十年以来,人们利用许多方法来替代由于创伤和疾病所造成的骨缺失.1908年Lexer报道利用新鲜的截肢或尸体骨与关节来重建关节.近年来自体移植和同种异体移植已被广泛应用于骨组织的再生和重建.一些天然或合成的骨替代物也得到了应用,它们或者单独使用,或者和脱钙骨、异体骨结合使用.同时还有大量使用肽、脱钙骨粉末加速间充质组织向骨组织分化的报道.